DE2108649C3

DE2108649C3 - 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al und seine Acetale

Info

Publication number: DE2108649C3
Application number: DE2108649A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 6700 Ludwigshafen Hoffmann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1971-02-24
Filing date: 1971-02-24
Publication date: 1978-12-07
Also published as: NL7202191A; DE2108649A1; US3840559A; FR2126269B1; GB1377283A; CH573882A5; DE2108649B2; FR2126269A1

Description

— C —O —R¹

O —R²

und R² die oben angegebene Bedeutung haben, ii an sich bekannter Weise bei Temperaturen von ( bis 100° C mit einer Alkali verbindung eines Acet essigesters der Formel

COO-R³

I
⁺-Ich — co—ch₃

(III)

in der R³ für Kohlenwasserstoffreste mit 1 bii 4 Kohlenstoffatomen und Me für ein Alkalimetal steht, umsetzt;

b) aus dem erhaltenen Zwischenprodukt dei Formel

R¹-O CH₃

CH-C = CH-CH₂-CH-CO-Ch₃
R²-0 COO-R³

(IV)

in der R¹ bis R³ die oben angegebene Bedeutung haben, bei Temperaturen von 20 bis 100° C die — COOR³-Gruppe alkalisch abspaltet und

c) für den Fall, daß A für

— C

steht, die gemäß Schritt b) erhaltenen Acetal« durch saure Hydrolyse in das 2-Methyl-2-hepten 6-on-l-al überführt.

3. Verwendung von Verbindungen der Formel ] gemäß Anspruch 1 als Riechstoffe.

Die Erfindung betrifft 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-a und seine Acetale der Formel I

CH₃

A — C = CH — CH₂ — CH₂ — CO — CH₃

steht, wobei R¹ und R² jeweils aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 8 C-Atomen bedeuten oder R¹ und R² zusammen für eine Alkylengruppe mit 2 bis 8 C-Atomen, eine Cycloalkylengruppe mit 2 bis 8 C-Atomen, eine Cycloalkylengruppe mit 5 oder 6 C-Atomen im Ring oder eine o-Phenylengruppe stehen, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) Acetale eines 2-Methyl-4-halogen-2-buten- _bo 1-als der Formel

in der A für die Gruppen

— C

oder

R¹ —O CH₃

CH-C = CH-CH₂-X (II)

R²-O
in der X für Chlor. Brom oder Jod steht und R¹ — C — O — R¹

O —R²

steht, wobei R¹ und R² jeweils aliphalische Kohlen wasserstoffreste mit I bis 8 C-Atomen bedeuten odc

R¹ und R² zusammen für eine Alkylengruppe mit 2 bis 8 C-Atomen, eine Cycloalkylengruppe mit 5 oder 6 C-Atomen im Ring oder eine o-Phenylengruppe stehen.

Es wurde gefunden, daß man die genannten Verbindungen auf einfache Weise herstellen kann, indem man

a) Acetale eines 2-Methyl-4-halogen-2-buten-l-als der Formel II

R¹—O

CH,

CH-C = CH-CH₂-X (H)

R²—O

in der X für Chlor, Brom oder Jod steht und R' und R² die oben angegebene Bedeutung haben, in an sich bekannter Weise bei Temperaturen von 0 bis 100"C mit einer Alkaliverbindung eines Acetessigesters der Formel III

COO —R³

Me⁺-|CH —CO —CH₃

(III)

in der R³ für Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und Me für ein Alkalimetall steht, umsetzt;

b) aus dem erhaltenen Zwischenprodukt der Formel IV

R¹-O CH₃

CH-C=CH-Ch₂-CH-CO-CH₃

R²-O

COO-R³

(IV)

in der R¹ bis R³ die oben angegebene Bedeutung haben, bei Temperaturen von 20 bis 100⁰C die COOR³-Gruppe alkalisch abspaltet und
c) für den Fall, daß A für

y-i

steht, die gemäß Schritt b) erhaltenen Acetale durch saure Hydrolyse in das 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al überführt.

Diese Synthese verläuft glatt und in hohen Ausbeuten.

Als Acetale des 2-Methyl-4-halogen-2-buten-l-als der Formel II

R¹ —O

CH₃

CH-C = CH-CH₂-X (II)

R²—O

kommen einfache und cyclische Acetale in Betracht. Einfache Acetale sind solche, in denen R¹ und R² jeweils für einen, vorzugsweise den gleichen, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest wie die Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, η-Butyl-, Isobutyl-. n-Penlyl-, n-Hcxyl- oder 2-Äthyl-hexyl-(l)-gruppe stehen. Als aliphatische Kohlenwasserstoffreste kommen insbesondere die Methyl- und Äthylgruppe in Betracht. Cyclische Acetale, die sich von Diolen ableiten, sind besonders geeignet. Es kommen beispielsweise Acetale in Betracht, die sich von folgenden Diolen ableiten: Äthylengiykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 2,3-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,4-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,2-ButandioI, 1,6-HexandioI, 1,2-Cyclohexandiol sowie Brenzcatechin als aromatischem Diol.

ίο Bevorzugt verwendet werden die cyclischen Acetale, die sich von Äthylengiykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol sowie 1,3-Butandiol ableiten.

Die Acetale der Formel II sind leicht durch Acetalisierung von 2-Methyl-4-halogen-2-buten herstellbar, welches seiner "!ts beispielsweise durch Behandlung von l,l-Dia!koxy-2-methyl-3-buten-2-ol mit Thionylhalogeniden oder Phosgen in Gegenwart tertiärer Amine zugänglich ist.

Als Alkaliverbindung eines Acetessigesters der Formel III verwendet man zweckmäßig die Alkaliderivate von Acetessigsäureestern niederer Alkohole, d. h. die Ester von Alkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen, insbesondere mit 1 oder 2 C-Atomen. Die Verwendung höherer Ester ist zwar möglich, bringt jedoch keine wesentlichen Vorteile.

Die Herstellung der Alkaliverbindungen des Acetessigesters erfolgt nach üblichen Methoden, z. B. durch Umsetzen des Acetessigesters mit einem Alkalihydroxid oder -alkoholat bei Temperaturen von 0 bis 50⁰C.

Bevorzugte Verbindungen der Formel III sind die Natrium- sowie die Kaliumverbindung von Acetessigsäuremethylester und Acetessigsäureäthylester.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf verschiedene Weise realisiert werden.

Im allgemeinen fügt man zu der Lösung oder Suspension des Alkaliacetessigsäureesters bei Temperaturen von 0 bis 100⁰C, vorzugsweise von 10 bis 60° C, pro Mol Ester etwa 0,9 bis 1,2 Mol eines Acetals

der Formel II zu. Die Reaktion erfordert eine Reaktionszeit von 0,5 bis 15 Stunden. Sie kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Als Lösungsmittel oder Suspendiermittel kommen beispielsweise in Betracht: Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Propanol, Butanol, Isobutanol und Glykol, oder Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Cyclohexan, Hexan und Dekalin. Aber auch Äther, wie Diäthyläther und Tetrahydrofuran, können als Lösungsmittel verwendet werden. Mit besonderem Vorteil verwendet

so man als Lösungsmittel jedoch Alkohole, insbesondere Methanol oder Äthanol.

Es ist aber auch möglich, die Alkaliverbindung eines Acetessigesters in Pulverform langsam und unter intensivem Vermischen in das Acetal der Formel II einzutragen. Für das Eintragen der Alkaliverbinung III ist eine Zeit von 0,5 bis 5 Stunden erforderlich. Die gesamte Reaktionszeit beträgt hierbei 0,5 bis 15 Stunden.

Die bei der Umsetzung der Alkaliverbindung III mit dem Acetal II erhaltenen Zwischenprodukte der Formel IV sind neue Verbindungen. Ihre charakterisierenden Daten sind zum Teil im experimentellen Teil angegeben. Sie brauchen vor ihrer Weiterverarbeitung 7U den gewünschten Acetalen des 2-Methyl-

(ö 2-hepten-6-on-l-als nicht isoliert zu werden.

Zur Abspaltung der Alkoxycarbonylgruppe versetzt man /weckmäßig das bei der Umsetzung von 11 mit III erhaltene Reaktionsgemisch mit einer wässe-

rigen Alkalihydroxidlösung und erwärmt die Mischung auf Temperaturen von 20 bis 100^c'C, vorzugsweise 30 bis 80°C. Pro Mol Ester werden im allgemeinen 1 bis 4 Mol, vorzugsweise 1 bis 2 Mol Alkalihydroxid in 5- bis 20%iger, vorzugsweise etwa 10%iger, Lösung verwendet. Die notwendige Reaktionszeit für die Abspaltung dei —COOR³-Gruppe beträgt 0,5 bis 10 Stunden.

Falls bei der Herstellung des Zwischenproduktes IV kein Alkohol als Lösungsmittel eingesetzt wurde, empfieliK es sich, bei dieser Abspaltung einen niederen Alkohol, beispielsweise Methanol, als Lösungsvermittler einzusetzen. Die benötigte Menge entspricht etwa der im Reaktionsgemisch vorhandenen Gewichtsmenge an Wasser. Es war überraschend, daß die COOR³-Gruppe allein durch alkalische Behandlung abgespaltet werden kann, da für derartige Abspaltungen üblicherweise eine zusätzliche Behandlung mit Säuren notwendig ist.

Die erhaltenen Acetale des 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-als können auf übliche Weise isoliert werden. Zweckmäßig isoliert man sie aus dem Reaktionsgemisch durch Extraktion mit einem üblichen Extraktionsmittel, beispielsweise mit Diäthyläther oder Hexan, Trocknen der organischen Phase und anschließende fraktionierte Destillation.

Durch saure Hydrolyse kann aus den Acetalen der Formel I leicht das 2-Methyl-2-hepten-6-orj-l-al selbst hergestellt werden.

Die saure Hydrolyse erfolgt auf übliche Weise. Beispielsweise werden die Acetale zweckmäßig mit 0,01 bis 1 Mol einer Mineralsäure oder einer organischen Säure, wie Schwefelsäure, Salzsäure, Ameisensäure, p-Toluolsulfonsäure und Essigsäure, pro Mol Acetal in Form einer 1 - bis 20prozentigen Lösung versetzt und unter intensiver Vermischung 0,5 bis 5, vorzugsweise 2 bis 3 Stunden auf Temperaturen von 10 bis 50° C erhitzt.

Auch bei dieser Hydrolyse empfiehlt sich der Zusatz eines niederen Alkohols als Lösungsvermittler. Den Ketoaldehyd kann man auf übliche Weise, beispielsweise durch Extraktion nach schonender Neutralisation des Reaktionsgemisches, z. B. mit einem Alkalicarbonat oder Natriumcarbonat, und Abdestillieren des Extraktionsmittels isolieren.

Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens wurden erstmals eine Reihe interessanter neuer Verbindungen zugänglich. 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al sowie seine Acetale können als Riechstoffe mit angenehm fruchtiger Geruchsnote verwendet werden. Der citrusartige Geruch des Grundkörpers 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al wird bei dessen Acetalen durch eine ausgeprägte Grünnote überlagert (gras- und heuartiger Geruch). Sie ist besonders stark bei den Aceialen, die sich vom Methanol, Ät'.ianol und Glykol bzw. dessen Methylsubstit'Uionsriodukten ableiten. Bei den anderen Produkten ist sie etwas abgeschwächt. Bei längerem Stehen an der Luft überwiegt der Geruch des Grundkörpers, da dieser durch langsame Hydrolyse freigesetzt wird. Dieser Effekt kann in der Parfümerie sicher ausgenutzt werden.

Außerdem sind die erfindungsgemäßen Verbindungen geeignete Ausgangsstoffe für die Synthese des Sinensals. einer begehrten, der Terpenreihe angehörenden Komponente des natürlichen Oningenaromas.

Das Bereitstellen der neuen Verbindungen sowie eines einfachen und vorteilhaften Verfahrens ?u ihrer Herstellung ist somit ein sehr wesentlicher Schritt bei der erstrebten vollsynthetischen Herstellung der Sinensale. Besonders eindrucksvoll ergibt sich der große technische Fortschritt der vorliegenden Erfindung, wenn man die Herstellung vojj Sinensal, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung möglich wird, mit dem neuesten für Hydroxysinensal beschriebenen Syntheseweg (vgl. DE-OS 24 31 039 von 1974) vergleicht. Wie aus dem nachfolgenden Schema ersicht-Hch ist, wird bei dem Syntheseweg gemäß DE-OS 24 31 039 das C₁₅-Gerüst des Nerolidols in 8 teilweise technisch recht aufwendig bzw. schwierig zu realisierenden Reaktionsstufen (wie die Oxidation mit Bromsuccinimid, die Ozonolyse, die Reduktion mit

is Metallen oder die Wittig-Reaktion mit nicht aktivierten Reaktionspartnern) in das ebenfalls 15 C-Atome enthaltende Sinensal überführt.

Nerolidol

OH

N-Bromsuccinimid

Ozonolyse

Reduktion

OHC

RO

RO Br

Br °

Acetalisierung

\J

O—'

Reduktion

RO

Hydrolyse

OHC

OH

CH₃

OHC I

OH

Acetalisierung

Dehydratisierung

Hydrolyse

20

Sinensal

Bezieht man außerdem die Herstellung des als Ausgangsverbindung verwendeten Nerolidols mit in die Betrachtung ein, so kommt man für die Herstellung von Sinensal auf insgesamt 16 teilweise schwierige Reaktionsstufen.

Demgegenüber kann man Sinensal mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verbindung der Formel I — wie aus dem nachfolgenden Schema ersichtlich ist — ausgehend von einem im Tonnenmaßstab vorhandenen Zwischenprodukt der technischen Vitamin-A-Synthese, dem (u-Halogentiglinaldehydacetal in 7 relativ einfachen, sich teilweise wiederholenden und daher technisch besonders einfach zu realisierenden Reaktionsstufen erhalten.

χ + Na

COOR

(Verbindungen I gemäß P 21 08 649.7)

OH

CH₃COCh₂COOCH₃

Wittig-Reaktion mit Φ₃ P-C

CHO RO

^!5 RO OH

Dehydratisierung

Hydrolyse

OHC

Sinensal

₄₅

50

55

60

65

Beispiel 1

A. 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al-butylen-(l,3)-acetal (4-Methyl-2-r2-hepten-6-on-2-yl]-l,3-dioxan)

CH₃

I
CH-C=CH-CH₂-CH₂-CO-Ch₃

Zu 116 g (1 Mol) Acetessigsäuremethylester werder bei 15 bis 20⁰C innerhalb von 15 Minuten 18Of (1 Mol) 30prozentige methanolische Natriummethylatlösung gegeben. Man rührt danach eine Stunde bei 2( bis 30° C und fügt anschließend bei 20° C mnerhalt von 30 Minuten 18Og (0,95 Mol) 2-Methyl-4-chlor 2-buten-l-al-butylen-(l,3)-acetal zu der Lösung zu Das erhaltene Reaktionsgemisch wird dann 15 Stunder bei Raumtemperatur gerührt, danach mit 400 g lOpro zentiger Natronlauge versetzt und weitere zwei Stun den bei 6O⁰C gerührt. Anschließend werden die salz artigen Bestandteile durch Filtration abgetrennt unc die organischen Produkte durch Extraktion mit Äthei isoliert Die ätherische Lösung wird vor der Destillation mit gesättigter Kochsalzlösung gewaschen Danach wird der Äther abdestilliert und der Rückstand fraktioniert Man erhält 178 g des Acetals. Da: entspricht einer Ausbeute von 84% der Theorie.

Kp^₀₁ = 84 bis 87°C; ni? = 1,4682.

9

Ii -ι \λ .u ι -ι u . ί. Ii Äther isoliert. Nach Abdestillieren des Äthers wird

B. 2-Methyl-2,hepten-6-on-l-al _{der Ruckstand fraktioniert}. _Man erhält 65 g (93% der

g (0,5 Mol) des gemäß A erhaltenen Acetals Ausheute) des 2-Methyl-2-hepten-6-on-1-als.

werden mit 200 ml 10%iger Schwefelsäure und 50 ml Kp.₂₀_₂₃ = 130 bis 140⁰C; n'„^b = 1,4723.

Methanol versetzt und 3 Stunden bei 25 bis 30"C 5 Citrusartigc Duftnote. Der Geruch der Acetale ist

gerührt. Danach wird mit Natriumcarbonat neutrali- ähnlich, jedoch nicht so stark. sierl und die organische Phase durch Extraktion mit

Analog Beispiel I wurden die folgenden Acetale hergestellt:

CH₃O CH,

CH-C=Ch-CH₂-CH₂-CO-CH₃ 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al-dimethylacelal

/ K-P-o9-1 5 = 72 bis 83' C; n? = 1,4474

CH₃O

C₂H₅O CH₃

CH-C=CH-CH₂-CH₂-CO-Ch₃ 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al-diäthylacetal

/ Kp.0,5 = 74 bis 75°C; nf? = 1,4442

C₂H₅O

CH₃

O_x I

CH-C=CH-CH₂-CH₂-CO-Ch₃ 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al-propylen-(l,2)-acetal

^x (4-Methyl-2-[2-hepten-6-on-2-yI]-1,3-dioxolan)

CH₃ Kp._O55 = 85 bis 88°C; ηJ? = 1,4630

CH₃ _x I

CH-C=CH-CH₂-CH₂-CO-Ch₃ 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al-äthylenacetal O^x (2-[2-hepten-6-on-2-yl]-1,3-dioxolan)

Kp.o.ü3 = 78 bis 86"C; ηΐ = 1,4620

CH₃

_n i

CH-C=CH-CH₂-CH₂-CO-Ch₃ 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al-butylen-(2,3)-acetal ' (4,5-Dimethyl-2-[2-hepten-6-on-2-yl]-1,3-dioxolan)

Kp._O6 = 92 bis 96^CC; n'_D ^b = 1,4601

CH₃

,-O^ I

CH-C=CH-CH₂-CH₂-CO-Ch₃ 2-MethyI-2-hepten-6-on-l-al-propylen-(l,3)-acetal ^N— O^x (2-[2-hepten-6-on-2-yl> 1,3-dioxan)

Kp-o.oi = 84 bis 87⁰C; n^!i = 1,4665

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH-Ch₂-CH₃

CH₂-O CH₃

CH-C=CH-CH₂-Ch₂-CO-CH₃ CH₂-O

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH-CH₂-Ch₃ 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al-[2-äthyi-l-hexyl]-

bisacetal

Kp^oi-o 05 = 123 bis 128°C; ni? = 1,4615 CH₃

\ l

CH-C=CH-Ch₂-CH₂-CO-CH₃ 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al-o-phenyJen-acetal

O ^/ (2-[2-hepten-6-on-2-yl]-benzo-1,3-dioxolan)

Kp.o.05-0.1 = 131 bis 135°C

OCH₃ O_x I CH-C=CH-CH₂-Ch₂-CO-CH₃ 2-Methyl-2-hepten-6-on-l-al-cyclohexylen-(l,2)-acetal

0^/ (4,5-Tetramethylen-2-[2-hepten-6-on-2-yI]-

1,3-dioxolan) Κρκ,.οβ-ΐ.ο = 128 bis 136°C

Beispiel 2

2-Methyl-5-earbomclhoxy-2-heptcn-6-on-!-albutylen-(l,3)-acetal

(4-Methyl-2-[2-heplen-6-on-2-yl]-l,3-dioxan) CH₃

-O_x I

CO-O- CH₃

40 g (1 Mol) Natriumhydroxid werden in 200 ml Methanol gelöst und bei45 bis 55"C mit 116 g(l Mol)

.Acetessigsäuremethylestci" innerhalb von 30 Minuten versetzt. Man rührt danach noch eine Stunde bei 20 bis 55 C und fügt anschließend bei 25 bis 37" C innerhalb von 30 Minuten 223 g (0,95 Mol) 2-Methyl-4-brom-2-buten-1 -al-butylen - 1.3-aceial zu. Das Reaktionsgemisch wird dann 15.Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wird im Vakuum bei 20 bis 30 C das Methanol abdestilliert und der Rückstand mit 1 I Äther extrahiert. Die ätherische Lösung wird zweimal mit je 100 ml gesättigter Kochsalzlösung ausgewaschen. Danach wird der Äther abdestillierl und der Rückstand fraktioniert. Man erhält 235 g des Verfahrensproduktes (Ausbeute 87%). Kp<,.₍₎₅ = 132 bis 133 C; nf,¹ = 1,4718.

Analog Beispiel 2 wurden die folgenden Zwischenverbindimgen Iu geste" ;. CH₃O CH₃

CH-C=CH-CH₂-CH-CO-Ch₃

/ I

CO-O-CH₃

CH₃O
C₂H₅O

2-Methyl-5-carbomethoxy-2-hepten-6-on-1 -al-

dimethylacetal

Kp.o.8-1,0 = 116 bis 122°C; η ff = 1,4514

CH,

CH-C=CH-Ch₂-CH-CO-CH₃ C₂H₅O' CO-O-C₂H₅

CH₃O CH₃

\ I

CH-C=CH-CH₂-CH-CO-Ch₃ CH₃O

CO-O-C-CH₃ CH₃ 2-MethyI-5-carbäthoxy-2-hepten-6-on-1 -al-diäthyl-

acetal

Kp.! _, ₅ = 120 bis 126° C; η ff = 1,4508

2-Methyl-5-carbo-tert.-butoxy-2-hepten-6-on-1 -al-

dirnethylacetal

Kp._n.₅_₀.₈ = 125 bis 131 C; n'i = 1,4516

Claims

Patentansprüche:

1. 2-Methyl-2-hepten-6-on-l -al und seine Acetale der Formel

CH₃

A-C = CH-CH₂-CH₂-CO-CH₃ in der A für die Gruppen
H

(D

— C

H
/
C— O — R¹

O —R²

10

15

20

25

steht, wobei R¹ und R² jeweils aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 8 C-Atomen bedeuten oder R¹ und R² zusammen für eine Alkylengruppe mit 2 bis 8 C-Atomen, eine Cycloalkylengruppe mit 5 oder 6 C-Atomen im Ring oder eine o-Phenylengruppe stehen.

2. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel
CH₃

A-C = CH-CH₂-CH₂-CO-CH, (I)

in der A für die Gruppen

H ^A0

C*